EEM214 Elektronik I: Laboratuvar Cihazları Tanıtımı (Osiloskop, Devre Tahtası, Sinyal Üreteci) ve Deney 1 Raporları

Bu yazı, Başkent Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği EEM 214 – Elektronik I laboratuvarında ilk deneyden önce ön çalışma olarak okunması istenen Laboratuvar Cihazları Tanıtımı belgesini (9 sayfa, 2003–2005) ve ilk deneyin ("Oscilloscopes, DMM, Function Generator, Potentiometer") iki öğrenci raporunu bir araya getiriyor. Raporlar arkadaşların çalışması; ad ve öğrenci numaraları kapatıldı. Deneyin 2012 tarihli föyü arşivde "Laboratuvar Deney 1" yazısında bulunuyor. Belge ve raporlar yazının sonunda ZIP olarak indirilebilir.

Laboratuvar Cihazları Tanıtımı

Osiloskop

Osiloskop laboratuvarın temel cihazlarından biridir. Prob olarak bilinen uçlarına uygulanan elektriksel sinyalleri ekranında görüntüler; böylece devrenin istenildiği gibi çalışıp çalışmadığı ya da belli noktalardaki sinyaller gözlemlenebilir. Bir sinyalin ekranda anlamlı olarak gözlemlenebilmesi için periyodik olması gerekir; aksi hâlde üst üste binen ya da ekranda dalgalanan görüntüler elde edilir.

Günümüzde birçok osiloskop sayısaldır. Sayısal osiloskoplar problardan aldıkları sinyali örnekleyerek hafızada saklar; bu sayede periyodik olmayan sinyaller de ayarlanan zaman penceresinde gözlemlenebilir ve sinyal üzerinde işlem yapılabilir. En büyük dezavantajları örnekleme frekansının sınırlı olmasıdır; bu, gözlemlenebilecek sinyalin frekans aralığını daraltır. Analog osiloskoplarda da benzer bir sınır vardır, ancak bunu kullanılan malzemelerin çalışma bantları ve gecikme süreleri belirler.

Prob ayarı: Problar üzerinde 1X, 10X, 100X gibi çarpanlar bulunur. Prob 10X'e ayarlanırsa giriş sinyalinin genliği onda birine düşer; sinyali bire bir görmek için prob 1X'te olmalıdır. Ayrıca osiloskop menüsündeki (örnek cihazda Storage menüsü) prob çarpanı da 1X'e ayarlanmalıdır. Ekran kenarındaki Probe Adjust ucu 0 ile 0.5 V arasında değişen, 0.5 V tepeden tepeye bir kare dalga verir; probun ve kanalın doğru ayarlandığını kontrol etmek için yalnız prob ucunu bu uca takmak yeterlidir.

Probu bir noktaya bağlamadan önce dikkat edilecekler:

• Gözlemlenecek noktadaki gerilim osiloskoba zarar vermeyecek değerde olmalı.
• Probun toprak ucu doğru noktaya bağlanmalı.
• Gözlenecek nokta ile osiloskop kanalının empedansları uyumlu olmalı.
• İki kanal birlikte kullanılacaksa ikisi de aynı toprağa bağlı olmalı.
• Probların her iki ucu da tam oturmalı.

Kanal ayarı: Önce kanal girişi topraklanarak eksen (sıfır) ayarı yapılır ve pozisyon düğmesiyle sinyal dikey eksende konumlandırılır; ardından ölçülecek sinyalin niteliğine göre AC ya da DC kipine geçilir. Örneğin yavaş değişen bir bileşenin üzerine binmiş yüksek frekanslı bir sinyal DC kipte doğru okunamaz; AC kipte osiloskop DC (ve DC'ye yakın, yavaş) bileşeni süzer ve yalnız AC kısmı gösterir. Birçok osiloskop kanalları aynı anda gösterebilir, toplayabilir veya çıkarabilir; bu, bir eleman üzerindeki gerilimi ölçmeyi kolaylaştırır.

Tetikleme ayarı: Ekrandaki sinyal ile osiloskop senkron olmalıdır. Otomatik tetikleme çoğu durumda durağan bir görüntü sağlar; sinyalde kilitlenilebilecek birden fazla bileşen varsa time/div ve tetikleme menüsü ayarlarıyla senkronizasyon sağlanır. Tetikleme menüsünde Source (hangi kanal ya da dış kaynak), Mode (otomatik, normal, TV yatay/dikey) ve Level/Hold-off ayarları bulunur.

Ölçüm menüsü: Ekrandaki kareleri sayarak ölçüm yapmak mümkün olsa da zahmetlidir; osiloskoplardaki ölçüm menüsüyle frekans, genlik, periyot gibi değerler doğrudan okunabilir.

Devre tahtası (breadboard)

Breadboard, devre elemanlarını lehimsiz bağlamak ve deneysel amaçlı küçük devreler kurmak için kullanılır; özellikle DIP tipi entegrelerle çalışmak için idealdir. Delikler standart entegre bacak aralığında dizilmiştir; belirli gruplar kendi içinde birbirine temas eder, alt ve üstteki yatay sıralar genellikle besleme dağıtım yollarıdır.

Her deliğin içindeki metal yay kabloya yan yüzeyinden temas eder; bu yüzden kablo uçlarını gereğinden uzun soymanın ya da masaya fazla sokmanın anlamı yoktur, hatta sakıncalıdır:

• Pin yapısı bozulur, bir sonraki kullanımda temassızlığa yol açar.
• Uzun tel metal kılıf içinde yatay ilerleyerek komşu pinlere temas edebilir.
• Masanın tabanındaki metal plakaya değerek başka bir uzun telle kısa devre ya da yüksek empedanslı bir yol oluşturabilir.

Kablo uçları yan keski veya kablo açacağıyla açılmalı; hiçbir şekilde ateşle yakılarak açılmamalıdır, bu kablonun kimyasal yapısına zarar verir.

Sinyal üreteci

Periyodik sinyal üreten cihazlardır. Ortak özellikleri: farklı dalga biçimleri (sinüs, kare, üçgen) ve tersleyici, frekans aralıkları (1 Hz – 1 MHz), frekans çarpanı (0.1–2.0), görev çarpanı (duty), DC kaydırma (offset), genlik ayarı ve düşük empedanslı çıkış; ayrıca kazancı yüksek devrelere uygulamak için dB zayıflatma seçenekleri. Önce dalga biçimi ve frekans seçilir, üreteç devreye bağlanır, genlik devreye bağlıyken ayarlanır (üreteç ve devre empedansları yüzünden ayarlanan genlik değişebilir); genellikle genlik sıfıra yakınken bağlanıp yavaşça artırılır.

Ayarlanabilir güç kaynağı

Simetrik ya da bağımsız modda çalışabilen iki kaynaktan oluşur; seri bağlamak için ana ve bağımsız kaynağın − ve + uçları metal bir parçayla birleştirilir. Ekranlarında gerilim ve çekilen akımı gösterirler; en yüksek akım sınırlanarak kısa devre ya da aşırı akım durumunda devrenin yanması önlenir, kısa devrede kaynak beslemeyi otomatik keser.

Öğrenci raporları (Deney 1)

2006 raporu

• 1 V tepe sinüste osiloskobun ölçüm menüsünden: V_max = 0.98 V, V_min = −0.98 V, V_avg = 0 V, V_rms = 705.7 mV, V_pp = 1.96 V, periyot 10.08 ms, frekans 99.20 Hz.
• Volts/div sinyalin genliğini değil her karenin değerini, time/div frekansı değil zaman ölçeğini değiştirir; pozisyon düğmesi DC gerilim eklemez, yalnız sinyali kaydırır.
• 2 V/div'de ekranda 8 kare olduğu için en fazla 16 V tepeden tepeye okunabilir; tam genlikteki sinyal sığmıyor.
• Üretecin DC offset'i eklendiğinde AC kuplajda fark görülmez, DC kuplajda sinyal ofsetle birlikte görülür.
• Potansiyometreli gerilim bölücü (V_out = V_in·R2/(R1 + R2)):

Tam saat yönünde teorik olarak R2 = 0 ve V_out = 0 olmalı; ölçülen küçük 1 Ω yüzünden 0.6 mV okunuyor. Diğer konumlar beklenen değerlere yakın.

2008 raporu

Ölçüm menüsünden V_max = 1.96 V, V_min = −1.08 V, V_pp = 2.04 V, V_avg = −35.2 mV, periyot 10.55 ms, frekans 94.52 Hz. Volts/div'in her karenin gerilim değerini, sec/div'in zaman ölçeğini belirlediği; sinyal ekrana sığmadığında okunamadığı; tetiklemenin görüntüyü sabitlediği ve DC offset'in sinyali kaydırdığı kısaca açıklanmış. Potansiyometre tablosu boş bırakılmış.

İndirme

ZIP dosyasında Laboratuvar Cihazları Tanıtımı belgesinin Word dosyası ve iki raporun kişisel bilgileri kapatılmış PDF kopyaları bulunuyor.